JP6151629B2 - 作業車両 - Google Patents

Description

本願発明は、エンジンを搭載した農業機械（トラクタ、コンバイン）または建設機械（ブルドーザ、油圧ショベル、ローダー）などの作業車両に係り、より詳しくは、排気ガス中に含まれた粒子状物質（すす、パティキュレート）、または排気ガス中に含まれた窒素酸化物質（ＮＯｘ）等を除去する排気ガス浄化装置が設置されたトラクタなどの作業車両に関するものである。

トラクタまたはホイルローダ等の作業車両においては、走行機体の前部に配置されたエンジンのメンテナンス作業の能率化のため、エンジンを覆うためのボンネットの後部に開閉支点軸を配置し、その開閉支点軸回りにボンネットを回動させていた。また、従来から、ディーゼルエンジンの排気経路中に、排気ガス浄化装置（排気ガス後処理装置）として、ディーゼルパティキュレートフィルタを内設したフィルタケースと、尿素選択還元型触媒を内設した触媒ケースを設け、フィルタケースと触媒ケースに排気ガスを導入して、ディーゼルエンジンから排出された排気ガスを浄化処理する技術が知られている（例えば特許文献１または２参照）。

特開２００９−７４４２０号公報 米国特許出願公開第２０１１／２８３６８７号明細書

特許文献２のように、エンジンに対して離間させて触媒ケースを組付ける場合、エンジンから触媒ケースに排気ガスを供給する排気管が、走行機体に触媒ケースを支持させる支持部材にて形成されているから、特別な構造に支持部材を形成する必要があり、製造コストを容易に低減できない等の問題がある。また、尿素混合管に尿素水タンクの尿素水を供給させる構造では、尿素水タンクが運転部下方などのスペースを利用して設置されるから、寒冷作業などのとき、尿素水タンクの尿素水温度が低下する不具合などがあり、尿素混合管に供給する尿素水温度を所定以上に維持する手段を特別に設ける必要がある等の問題もある。

そこで、本願発明は、これらの現状を検討して改善を施した作業車両を提供しようとするものである。

前記目的を達成するため、請求項１に係る発明の作業車両は、オペレータが搭乗する運転部と、エンジンの排気ガス中の粒子状物質を除去する第１ケースと、前記エンジンの排気ガス中の窒素酸化物質を除去する第２ケースと、前記第１ケースに第２ケースを接続する尿素混合管と、前記尿素混合管に尿素水を供給する尿素水タンクを備える作業車両において、前記運転部下面側の走行機体に前記第２ケースを配置し、前記エンジンとミッションケース間の前記走行機体にケース支持体を介して前記第２ケースを取付けており、前記エンジンが配置されるボンネット内部のエンジンルーム後部に尿素水タンクを配置すると共に、前記尿素水タンクの側方で、前記尿素水タンクに隣接させて前記尿素混合管を縦方向に延設させたものである。

請求項２に記載の発明は、請求項２に記載の作業車両において、前記エンジンに前端側を連結する左右の車体フレームと、前記左右の車体フレームの後端側に連結するミッションケースにて、前記走行機体を構成する構造であって、前記左右の車体フレームの間に前記第２ケースを設置したものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の作業車両において、前記エンジンとミッションケース間に、主伝動軸と前輪駆動軸と前記第２ケースを配置したものである。

本願発明によれば、オペレータが搭乗する運転部と、エンジンの排気ガス中の粒子状物質を除去する第１ケースと、前記エンジンの排気ガス中の窒素酸化物質を除去する第２ケースと、前記第１ケースに第２ケースを接続する尿素混合管と、前記尿素混合管に尿素水を供給する尿素水タンクを備える作業車両において、前記運転部下面側の走行機体に前記第２ケースを配置し、前記エンジンとミッションケース間の前記走行機体にケース支持体を介して前記第２ケースを取付けたものであるから、高剛性の前記走行機体に前記ケース支持体を設置でき、前記ケース支持体の小型簡略化などにて、前記第２ケース支持構造の製造コストを容易に低減できる。また、前記運転部下面側の走行機体を有効利用して前記第２ケースを設置でき、前記第２ケースの支持剛性などを簡単に向上できると共に、前記第２ケースの加温または保護などを簡単に図ることができる。

本願発明によれば、前記エンジンに前端側を連結する左右の車体フレームと、前記左右の車体フレームの後端側に連結するミッションケースにて、前記走行機体を構成する構造であって、前記左右の車体フレームの間に前記第２ケースを設置したものであるから、前記左右の車体フレーム間のスペースを活用して前記第２ケースをコンパクトに支持できると共に、前記第２ケースに供給される排気ガス中にアンモニアが適正に生成されるのに必要な長さに、前記第１ケースと第２ケース間に設ける尿素混合管の長さを長尺に形成できる。

本願発明によれば、前記エンジンとミッションケース間に、主伝動軸と前輪駆動軸と前記第２ケースを配置したものであるから、主伝動軸と前輪駆動軸が設置されるスペースに前記第２ケースをコンパクトに支持できる。

本願発明によれば、前記エンジンが配置されるボンネット内部のエンジンルーム後部に尿素水タンクを配置すると共に、前記尿素水タンクの側方で、前記尿素水タンクに隣接させて尿素混合管を縦方向に延設させたものであるから、前記エンジンの後部と前記尿素水タンクの側方のスペースに前記尿素混合管をコンパクトに配置できると共に、前記エンジン側の発熱にて前記尿素水タンクと尿素混合管が加温され、寒冷地での作業であっても、前記尿素混合管内の尿素水溶液の温度を容易に保持でき、前記尿素混合管内での尿素水の結晶化を低減できる。即ち、前記エンジンまたは前記第１ケース側の発熱にて前記尿素混合管が加温され、前記尿素混合管内での尿素水の結晶化を低減できると共に、尿素水がアンモニアとして排気ガスに混合するのに必要な長さまたはそれ以上に、前記エンジンの発熱にて加温される前記尿素混合管加温部の長さを長く形成でき、前記第２ケースにおける排気ガス中の窒素酸化物質を除去する排気ガス淨化機能を向上できる。

第１実施形態を示すトラクタの左側面図である。 同平面図である。 同右側面図である。 トラクタ前部の左側面図である。 同部の平面図である。 同部の右側面図である。

以下に、本発明を具体化した第１実施形態を図面（図１〜図６）に基づいて説明する。先ず、図１〜図３を参照して、ディーゼルエンジンを搭載した農作業用トラクタ１について説明する。図１〜図３に示す作業車両としての農作業用トラクタ１は、図示しない耕耘作業機などを装着して、圃場を耕す耕耘作業などを行うように構成されている。図１はトラクタ１の左側面図、図２は同平面図、図３は同右側面図である。なお、以下の説明では、トラクタ１の前進方向に向かって左側を単に左側と称し、同じく前進方向に向かって右側を単に右側と称する。

図１〜図３に示す如く、作業車両としての農作業用トラクタ１は、走行機体２を左右一対の前車輪３と左右一対の後車輪４とで支持し、走行機体２の前部にディーゼルエンジン５を搭載し、ディーゼルエンジン５にて後車輪４及び前車輪３を駆動することにより、前後進走行するように構成されている。ディーゼルエンジン５の上面側及び左右側面側は、開閉可能なボンネット６にて覆われている。

また、走行機体２の上面のうち、ボンネット６の後方には、オペレータが搭乗する運転部としての運転キャビン７が設置されている。該キャビン７の内部には、オペレータが着座する操縦座席８と、操向手段としての操縦ハンドル９などを備えるフロントコラム１０が設けられている。また、キャビン７底部の搭乗ステップ１１外側方には左右の乗降ステップ１２が設けられている。なお、フロントコラム１０には、操縦機器として、左右のブレーキペダル１３、クラッチペダル１４、変速ペダル１５、前後進切換レバー１６などが配置されている。

また、走行機体２は、ディーゼルエンジン５からの出力を変速して後車輪４（前車輪３）に伝達するためのミッションケース１７を備える。ミッションケース１７の後部には、左右のロワーリンク１８、及びトップリンク１９、及び左右のリフトアーム２０などの牽引機構２１を介して、図示しない耕耘作業機などが昇降動可能に連結され、ミッションケース１７の後側面に設けるＰＴＯ軸２２にて、前記耕耘作業機などを駆動するように構成する。さらに、トラクタ１の走行機体２は、ディーゼルエンジン５と、ミッションケース１７と、それらを連結する車体フレーム２３と、ディーゼルエンジン５から前方に向けて延設するフロントシャーシ２４などにて構成される。なお、キャビン７の左右外側部には、オペレータが乗降するための左右１対の乗降ステップ１２を配置している。

次に、図４〜図６を参照しながら、ディーゼルエンジン５と排気ガス排出構造について説明する。図３〜図５に示す如く、ディーゼルエンジン５のシリンダヘッド３２の一側面には吸気マニホールド３３が配置されている。シリンダヘッド３２は、エンジン出力軸３４（クランク軸）とピストンが内蔵されたシリンダブロック３５に上載されている。シリンダヘッド３２の他側面に排気マニホールド３６を配置すると共に、シリンダブロック３５の前面と後面からエンジン出力軸３４の前端と後端を突出させている。

図４〜図６に示す如く、エンジン出力軸３４の後端にフライホイール３８を固着している。シリンダブロック３５の左右側面に鉄鋼板製の左右の車体フレーム２３前端部を連結させている。さらに、シリンダブロック３５の下面にオイルパン３９を配置すると共に、シリンダブロック３５の前面側に冷却ファン４０を配置し、冷却ファン４０に対向させてラジエータ４１を設置する。ラジエータ４１前方のフロントシャーシ２４上に、オイルクーラ４２、エアクリーナ４３、バッテリ４４などを配置している。また、フライホイール３８が軸支されたエンジン出力軸３４の後端側からミッションケース１７に向けてディーゼルエンジン５の動力を取出す主伝動軸４５と、ミッションケース１７から前車輪３に向けてディーゼルエンジン５の動力を取出す前輪駆動軸４６が、左右の車体フレーム２３の間に配置されている。

図４〜図６に示すように、吸気マニホールド３３には、再循環用の排気ガスを取込む排気ガス再循環装置（ＥＧＲ）４７を配置する。排気ガス再循環装置４７を介してエアクリーナ４３が吸気マニホールド３３に接続される。エアクリーナ４３にて除塵・浄化された外部空気は、吸気マニホールド３３に送られ、ディーゼルエンジン５の各気筒に供給されるように構成している。

上記の構成により、ディーゼルエンジン５から排気マニホールド３６に排出された排気ガスの一部が、排気ガス再循環装置４７を介して、吸気マニホールド３３からディーゼルエンジン５の各気筒に還流されることによって、ディーゼルエンジン５の燃焼温度が下がり、ディーゼルエンジン５からの窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量が低減され、かつディーゼルエンジン５の燃費が向上される。

なお、冷却ファン４０風にてディーゼルエンジン５を冷却するように構成している。また、図６に示す如く、ディーゼルエンジン５の４気筒分の各インジェクタ（図示省略）に、図示しない燃料タンクを接続する燃料ポンプ５２とコモンレール５３を備える。シリンダヘッド３２の吸気マニホールド３３設置側にコモンレール５３と燃料フィルタ５４を配置し、吸気マニホールド３３下方のシリンダブロック３５に燃料ポンプ５２を配置している。

なお、高圧の燃料がコモンレール５３内に一時貯留され、コモンレール５３内の高圧燃料がディーゼルエンジン５の各気筒（シリンダ）内部に供給されるものであり、前記各インジェクタの燃料噴射バルブがそれぞれ開閉制御されることによって、コモンレール５３内の高圧の燃料がディーゼルエンジン５の各気筒に噴射される。即ち、前記各インジェクタの燃料噴射バルブを電子制御することによって、燃料の噴射圧力、噴射時期、噴射期間（噴射量）を高精度にコントロールできる。したがって、ディーゼルエンジン５から排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減できる。

図４〜図６に示す如く、前記ディーゼルエンジン５の各気筒から排出された排気ガスを浄化するための排気ガス浄化装置６１として、ディーゼルエンジン５の排気ガス中の粒子状物質を除去するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）としての第１ケース６２と、ディーゼルエンジン５の排気ガス中の窒素酸化物質を除去する尿素選択触媒還元（ＳＣＲ）システムとしての第２ケース６３を備える。図４に示すように、第１ケース６２には、酸化触媒６４、スートフィルタ６５が内設される。第２ケース６３には、尿素選択触媒還元用のＳＣＲ触媒６６、酸化触媒６７が内設される。

ディーゼルエンジン５の各気筒から排気マニホールド３６に排出された排気ガスは、排気ガス浄化装置６１等を経由して、外部に放出される。排気ガス浄化装置６１によって、ディーゼルエンジン５の排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）や、炭化水素（ＨＣ）や、粒子状物質（ＰＭ）や、窒素酸化物質（ＮＯｘ）を低減するように構成している。

第１ケース６２は、平面視でディーゼルエンジン５の出力軸（クランク軸）と平行な方向に長く延びた横長の長尺円筒形状に構成している。第１ケース６２の筒形状一端側に、排気ガスを取入れるＤＰＦ入口管６８を設けている。ディーゼルエンジン５の前後面のうち、シリンダヘッド３２の前後面に、前支脚体６９及び後支脚体７０を介して、第１ケース６２の排気ガス移動方向一端側と同他端側を着脱可能に支持している。即ち、前支脚体６９及び後支脚体７０を介して、ディーゼルエンジン５の上面側に第１ケース６２を取付ける。ディーゼルエンジン５の前後方向に、円筒状の第１ケース６２の長手方向を向けて、排気マニホールド３６と平行に第１ケース６２を支持させる。

また、排気マニホールド３６の排気ガス出口にＤＰＦ入口管６８を連通させ、ＤＰＦ入口管６８から第１ケース６２内にディーゼルエンジン５の排気ガスを導入する。一方、第１ケース６２の筒形状他端側に、排気ガスを排出するＤＰＦ出口管７２を設ける。折曲げ及び伸縮可能な蛇腹状連結パイプ７５を介して、第１ケース６２のＤＰＦ出口管７２に尿素混合管７３の入口側を接続させ、尿素混合管７３内に第１ケース２８の排気ガスを導入するように構成している。ディーゼルエンジン５側の機械振動が、蛇腹状連結パイプ７５にて遮断され、尿素混合管７３側に伝達されない。

一方、第２ケース６３は、前後方向に長く延びた横長の長尺円筒形状に構成している。第２ケース６３の筒形状前端側には、排気ガスを取入れるＳＣＲ入口管７４を設け、尿素混合管７３の出口側にＳＣＲ入口管７４を接続させている。一方、第２ケース６３の筒形状後端側にＳＣＲ出口管７６を設け、ＳＣＲ出口管７６に排気管７７を介してテールパイプ８１の下端側を連結する。テールパイプ８１は、運転キャビン７の右側角隅部に沿わせて略垂直に立設させる。運転キャビン７の右側角隅部にテールパイプ８１及びパイプカバー８２を固着している。

また、ケース取付けブラケット８３を介して、左側の車体フレーム２３の機内側面に第２ケース６３の筒形状中間部を着脱可能に固着させるものであり、左右の車体フレーム２３の間に、主伝動軸４５と、前輪駆動軸４６と、前後に長尺な円筒形の第２ケース６３を並列状に配置している。

したがって、第１ケース６２が、ディーゼルエンジン５の上面側に前後方向に水平（横長姿勢）に配置される一方、ディーゼルエンジン５後部のエンジンルームフレーム８６などに尿素混合管７３が縦長姿勢に支持され、車体フレーム２３の機内側面に沿って第２ケース６３が前後方向に水平（横長姿勢）に配置され、ディーゼルエンジン５の排気ガス移動径路を機能的に形成できるものでありながら、ボンネット６内部及び搭乗ステップ１１下面に、第１ケース６２及び第２ケース６３をコンパクトに配置できる。

さらに、ボンネット６後部の走行機体２上面側にエンジンルームフレーム８６などを介して尿素水タンク９１を固着し、ディーゼルエンジン５の後側に尿素水タンク９１を搭載する。ボンネット６後部下側に尿素水タンク９１の注水口９２を設ける。ボンネット６にて形成するエンジンルーム内部のうち、ディーゼルエンジン５後側に、尿素混合管７３と尿素水タンク９１が左右に並設支持される。即ち、フロントコラム１０前部とディーゼルエンジン５後部の間に尿素混合管７３と尿素水タンク９１を設置するから、ディーゼルエンジン５側にて生ずる発熱や振動が尿素水タンク９１などに吸収され、フロントコラム１０側に伝わるのを抑制できると共に、ディーゼルエンジン５側の発熱にて尿素混合管７３と尿素水タンク９１が加温され、寒冷地での作業であっても、尿素水タンク９１内の尿素水溶液の温度を容易に保持でき、尿素水の結晶化を低減できる。しかも、フロントコラム１０とディーゼルエンジン５の間には仕切り材設置用の空間（断熱用空間、防振防音用空間）が形成されるから、そのデッドスペースを有効に活用して、機体内部（エンジンルーム）に尿素混合管７３と尿素水タンク９１をコンパクトに配置できる。

また、尿素水タンク９１内の尿素水溶液を圧送する尿素水噴射ポンプ９４と、尿素水噴射ポンプ９４を駆動する電動モータ９５と、尿素水噴射ポンプ９４に尿素水噴射管９６を介して接続させる尿素水噴射ノズル９７を備える。尿素混合管７３に尿素水噴射ノズル９７を取付け、尿素混合管７３の内部に尿素水噴射ノズル９７から尿素水溶液を噴霧する。尿素混合管７３内に供給される尿素水が、第１ケース６２から第２ケース６３に至る排気ガス中にアンモニアとして混合されるように構成している。

上記の構成により、第１ケース６２内の酸化触媒６４及びスートフィルタ６５にて、ディーゼルエンジン５の排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）や、炭化水素（ＨＣ）が低減される。次いで、尿素混合管７３の内部で、ディーゼルエンジン５からの排気ガスに、尿素水噴射ノズル９７からの尿素水が混合される。そして、第２ケース６３内のＳＣＲ触媒６６、酸化触媒６７にて、尿素水がアンモニアとして混合された排気ガス中の窒素酸化物質（ＮＯｘ）を低減させる。即ち、一酸化炭素（ＣＯ）や、炭化水素（ＨＣ）や、窒素酸化物質（ＮＯｘ）が低減した排気ガスを、テールパイプ８１から機外に放出させる。

図１、図４〜図６に示す如く、オペレータが搭乗する運転部としての運転キャビン７と、ディーゼルエンジン５の排気ガス中の粒子状物質を除去する第１ケース６２と、ディーゼルエンジン５の排気ガス中の窒素酸化物質を除去する第２ケース６３と、第１ケース６２に第２ケース６３を接続する尿素混合管７３と、尿素混合管７３に尿素水を供給する尿素水タンク９１を備える作業車両において、運転キャビン７下面側の走行機体２（車体フレーム２３）に第２ケース６３を配置し、ディーゼルエンジン５とミッションケース１７間の走行機体２にケース支持体としてのケース取付けブラケット８３を介して第２ケース６３を取付けている。したがって、高剛性の走行機体２にケース取付けブラケット８３を設置でき、ケース取付けブラケット８３の小型簡略化などにて、第２ケース６３支持構造の製造コストを容易に低減できる。また、運転キャビン７下面側の走行機体２を有効利用して前記第２ケース６３を設置でき、第２ケース６３の支持剛性などを簡単に向上できると共に、第２ケース６３の加温または保護などを簡単に図ることができる。

図４〜図６に示す如く、ディーゼルエンジン５に前端側を連結する左右の車体フレーム２３と、左右の車体フレーム２３の後端側に連結するミッションケース１７にて、走行機体２を構成する構造であって、左右の車体フレーム２３の間に第２ケース６３を設置している。したがって、左右の車体フレーム２３間のスペースを活用して第２ケース６３をコンパクトに支持できると共に、第２ケース６３に供給される排気ガス中にアンモニアが適正に生成されるのに必要な長さに、第１ケース６２と第２ケース６３間に設ける尿素混合管７３の長さを長尺に形成できる。

図４〜図６に示す如く、ディーゼルエンジン５とミッションケース１７間に、主伝動軸４５と前輪駆動軸４６と第２ケース６３を配置している。したがって、主伝動軸４５と前輪駆動軸４６が設置されるスペースに第２ケース６３をコンパクトに支持できる。

図４〜図６に示す如く、ディーゼルエンジン５が配置されるボンネット６内部のエンジンルーム後部に尿素水タンク９１を配置すると共に、尿素水タンク９１の側方で、尿素水タンク９１に隣接させて尿素混合管７３を縦方向に延設させている。したがって、ディーゼルエンジン５の後部と尿素水タンク９１の側方のスペースに尿素混合管７３をコンパクトに配置できると共に、ディーゼルエンジン５側の発熱にて尿素水タンク９１と尿素混合管７３が加温され、寒冷地での作業であっても、尿素混合管７３内の尿素水溶液の温度を容易に保持でき、尿素混合管７３内での尿素水の結晶化を低減できる。即ち、ディーゼルエンジン５または前記第１ケース６２側の発熱にて尿素混合管７３が加温され、尿素混合管７３内での尿素水の結晶化を低減できると共に、尿素水がアンモニアとして排気ガスに混合するのに必要な長さまたはそれ以上に、ディーゼルエンジン５の発熱にて加温される尿素混合管７３加温部の長さを長く形成でき、第２ケース６３における排気ガス中の窒素酸化物質を除去する排気ガス淨化機能を向上できる。

２ 走行機体
５ ディーゼルエンジン
６ ボンネット
７ 運転キャビン（運転部）
１７ ミッションケース
２３ 車体フレーム
４５ 主伝動軸
４６ 前輪駆動軸
６２ 第１ケース
６３ 第２ケース
７３ 尿素混合管
８３ ケース取付けブラケット（ケース支持体）
９１ 尿素水タンク

Claims (3)

1. オペレータが搭乗する運転部と、エンジンの排気ガス中の粒子状物質を除去する第１ケースと、前記エンジンの排気ガス中の窒素酸化物質を除去する第２ケースと、前記第１ケースに第２ケースを接続する尿素混合管と、前記尿素混合管に尿素水を供給する尿素水タンクを備える作業車両において、
   前記運転部下面側の走行機体に前記第２ケースを配置し、前記エンジンとミッションケース間の前記走行機体にケース支持体を介して前記第２ケースを取付けており、
   前記エンジンが配置されるボンネット内部のエンジンルーム後部に尿素水タンクを配置すると共に、前記尿素水タンクの側方で、前記尿素水タンクに隣接させて前記尿素混合管を縦方向に延設させたことを特徴とする請求項１に記載の作業車両。
2. 前記エンジンに前端側を連結する左右の車体フレームと、前記左右の車体フレームの後端側に連結するミッションケースにて、前記走行機体を構成する構造であって、前記左右の車体フレームの間に前記第２ケースを設置したことを特徴とする請求項１に記載の作業車両。
3. 前記エンジンとミッションケース間に、主伝動軸と前輪駆動軸と前記第２ケースを配置したことを特徴とする請求項２に記載の作業車両。

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